超低能耗建筑在保证室内舒适度的前提下,最大限度地降低建筑热损失,降低建筑制冷采暖能耗。介绍了超低能耗的发展及技术指标,从五大构成要素 :高保温性能围护结构、高保温性能门窗、无热桥设计、高气密性、高效率的新风热回收系统阐述超低能耗建筑的设计理念。最后,阐述了超低能耗建筑特征。
目前,我国正处在城镇化快速发展和全面建成小康社会的关键时期。建筑节能和绿色建筑是推进新型城镇化、建设生态文明、全面建成小康社会的重要举措。我国在 2020 年 9 月在联合国大会上提出“二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和”的目标。从全国建筑全寿命周期能耗总量来看,建筑能耗占全国能源消耗总量的比重为 46.5%。建筑领域为我国主要碳排放来源之一,建筑领域推行高标准的节能技术,是实现碳中和目标的重要手段。图 1 为中国建筑全寿命周期能耗占全国能耗消耗总量比。
为响应政府号召,超低能耗建筑应运而生。超低能耗建筑是根据不同地区环境气候和地理条件,在当地生态环境不被破坏的前提下,并确保建筑内部环境的舒适度的情况下,依靠建筑内部的构造和设计,降低能源消耗量,提高资源利用率,加强可持续能源利用的新型绿色建筑技术。
超低能耗建筑由瑞典隆德大学的 Bo Adamson 教授和德国被动建筑研究所的 Wolfgang Feist 博士共同提出的一种建筑理念。其主要目标是通过使用被动技术,使建筑不依靠采暖和制冷设备,依靠太阳能、人体热量、电气热量、自然通风技术等将室内温度控制在 20~26 ℃。
超低能耗建筑与普通建筑相比,具有能效和舒适度水平更高,注重人、建筑和环境的联系,技术水平要求更高,更加关注气候条件等特点 。
(1)能效和舒适度水平更高。为了改善和创造舒适的工作和生活环境,达到建筑能耗减量化和气候能源利用最大化的目的,超低能耗建筑在设计阶段就非常注重建筑与气候特征和自然条件的适应性,从而尽可能减少对化石能源的依赖性。此外,为了给建筑使用者提供最佳的生活和工作环境,超低能耗建筑需要采用性能好的围护结构、门窗、遮阳系统等来保障建筑室内热环境、声环境、湿环境等,并通过高效的新风热回收系统改善建筑室内空气质量和湿度。
(2)关注人、建筑与气候的联系。超低能耗建筑非常关注建筑本身与人和气候环境之间的密切关系讲求在适应地区气候环境的基础上,通过改善建筑围护结构、遮阳系统、新风热回收系统、加大清洁能源使用率等技术措施,最大限度减少化石能源消耗,从而实现建筑超低能耗,并为建筑使用者提供健康、舒适的工作和生活环境。
(3)技术水平要求更高。超低能耗建筑的设计讲求合理利用可再生能源,通过被动式技术,最大限度降低机械化设备辅助,从而降低建筑能耗,提升建筑舒适度。因此,对于材料、产品、设备等的质量和性能要求更高,并且需要对技术的适宜性和各种技术组合进行分析,提出一个适宜的设计方案,而不是将各种高新技术进行简单堆砌。此外,超低能耗建筑与普通建筑的建设相比,对设计、施工、运营管理等要求更加专业和精细,对人员的专业技术水平要求也更高。
(4)关注气候条件。我国超低能耗建筑理念来源于德国被动房,其设计是在充分结合气候条件的基础上,最大限度降低建筑能耗,提升建筑舒适度。德国被动房主要关注的是供热季节节能,在进行设计时更加关注建筑的保温性、隔热性、气密性等。德国被动房采用的被动式技术受气候条件的影响较大,所以这也是被动式技术引入我国后能够在供暖地区取得良好效果而在非供暖地区发展较为缓慢的原因之一。我国地域辽阔,横跨多个气候区,气候条件相较于德国更为复杂,所以,完全照搬德国被动房技术、标准等并不能完全适应不同气候区的气候条件,从而影响我国超低能耗建筑的实际效果。因此,推行超低能耗建筑应做到因地制宜,切实发挥被动式超低能耗建筑节能和舒适度优势。